...ПОПОВ...ЛОСЕВ...СИФОРОВ...КОТЕЛЬНИКОВ...   русские ученые подвижники

                           

На 1 страницу

         

Диаграмма Смита

  Анализ радио-
технических систем

Touchstone

MMICAD

MMICAD LAYOUT

  Microwave Office

 LIBRA

Aplac

Sonnet

HFSS 

ADS

Ptolemy

IE3D

FIDELITY

SERENADE

 MOMENTUM

XFDTD

Уравнения Максвелла  

Ряды Вольтерра  

  Метод моментов

  Динамический диапазон

  Мощность насыщения

Шумы 

Синтез СВЧ структур

Расчет микро-
полосковых антенн сотовых телефонов

 Расчет мощности поглощаемой в голове пользователя сотового телефона

  FEKO

CST

 Analog Office_2003

Wireless InSite

Microwave Office – 2003

Analog Office:

Следующее поколение программы
проектирования интегральных ВЧ схем

 Компания AWR (Apply Wave Reseach[1])  быстро утвердилась как всемирный лидер в системе автоматизированного проектирования ВЧ САПР (EDA- electronic design automation).

Задача  компании AWR состоит в том, чтобы разработать САПР, который значительно уменьшает затраты разработки изделий для радиосвязи, быстродействующей проводной линии связи и электрооптических приложений.
С самого начала AWR разработала несколько оригинальных и новых, в области СВЧ, инструментальных средств проектирования при простом и оригинальном интерфейсе связи пользователя и программы. К таким новинкам можно отнести представление проекта в виде дерева, электромагнитное проектирование многослойной конструкции с послойным черчением, вращение трехмерного вида, изящный инструмент Tune (подстройка), позволяющий выполнить настройку схемы в реальном времени. В результате комплекс программ AWR получил благосклонное отношение со стороны пользователей, и популярность его продолжает быстро расти. Особенно популярна программа
MWO в студенческой среде. Здесь надо отметить новую удачную маркетинговую идею компании AWR: бесплатное предоставление полноценной версии программы на 1 месяц любому потенциальному пользователю. Сейчас эта идея принята многими компаниями - разработчиками программного обеспечения.

 Каждый выпуск новой версии программы MWO включал ее существенное улучшение по многим направлениям. Последняя версия MWO, которая в комплексе с несколькими утилитами стала называться Analog Office [1], включила небольшое изменение интерфейса, исключена закладка VAR (переведена в отдельное окно, в котором сосредоточены все операции оптимизации), усилились методы оптимизации, расширены возможности варьирования параметров, а также выбор вида целевой функции. Самое существенное новое в комплексе Analog Office – это то, что внедрен новый метод расчета переходных процессов во временной области, реализованная в программе HSPICE, а также включены программы SoftPlot и TestView , которые объединяют по кабелю или локальной сети компьютер и измерительный прибор и позволяют рассчитывать важнейшие характеристики по данным измерений.

 Программа MWO-2003 обеспечивает прямой доступ и получение характеристик электронных компонентов более чем 40 ведущих фирм начиная от Agilent и до Zetex.

Одно из самых существенных продвижений MWO-2003 по сравнению с предыдущей версией MWO-2002 является усиление метода гармонического баланса, который становится ведущим в системе, и работает как со всеми нелинейными моделями, так и с нелинейными моделями, предназначенными для использования метода рядов Вольтерра.

 Таким образом, компания AWR достигает тех же вычислительных результатов, как и программа ADS, компании Agilent[2], но сохраняя свой интерфейс MWO, который, благодаря использованию дерева проекта, проще и быстрее осваивается пользователем.
Решающим было включение программы анализа переходных процессов
Hspice . Программа Hspice предназначена для анализа нелинейных схем, с СВЧ элементами с распределенными параметрами, во временной области [2].

 Комплекс AWR-2003 позволяет рассчитывать и переходный процесс и выполнить анализ по переменному току в программе HSPICE, заимствованной из компании Synopsis. Программа HSPICE методом интегририрования во временной области рассчитывает переходной процесс [2], а используя возможность анализа в частотной области в HSPICE, можно выполнить проверку точности моделей HSPICE Office и Analog Office.

Детальная информация относительно трансляции отдельных  моделей HSPICE имеется в каталоге элементов Microwave Office. Обычная программа SPICE из линий имеет только модели идеальных линий, в которой заданы характеристическое сопротивление и фазовый сдвиг, не зависящий от частоты.

 

При работе с HSPICE, используются новые модели СВЧ структур, находящиеся в разделе Transmission Lines закладки Elem.

Они обеспечивают точность моделирования переходных процессов с частотнозависимыми моделями элементов с  распределенными параметрами.

Система  Analog Office может выполнять т.н. косимуляцию СВЧ схемы, причем этим термином чаще всего обозначают моделирование системы, включающей аналоговые и цифровые части. В этом процессе можно оптимизировать аналоговую часть, включая пассивную СВЧ конструкцию, по критерию цифровой характеристики радиотехнической системы и устройства.

TestWave

 TestWave - часть AWR. Эта  утилита позволяет передать измеренные данные от различных измерительных приборов и  включить измеренные данные в моделирование схемы и системы в компьютере. Некоторые типы данных могут также экспортироваться в приборы из программы, например, сформированный широкополосный сигнал со сложной модуляцией.

 Для анализа данных, получаемых из измерительных приборов в MWO-2003 имеется программа SoftPlot - отдельная утилита, которая обычно управляется из интерфейса TestWave. Она служит для параллельной обработки данных, рассчитывая в фоне характеристики, на основании измеренных данных. Так, при измерении транзисторного СВЧ усилителя имеется возможность сразу же рассчитывать коэффициент устойчивости, потенциальные усиление и коэффициент шума и условиях достижения их. Это может также быть выполнено для документирования измерений параметров.

 

Расширение анализа на системном уровне

В настоящее время мы становимся свидетелями того, как компоненты, основанные на цифровых методах обработки сигналов проникают во все области радиотехники, вытесняя аналоговые цепи даже в радиотрактах. Например, при создании фильтра можно использовать обычные индуктивности и емкости, а можно создать цифровой фильтр с теми же характеристиками. Хотя цифровой фильтр будет состоять из нескольких тысяч активных элементов, и требовать питания постоянным током, он, благодаря своим размерам, весу и многим другим качествам, становится более предпочтительным.

С появлением программируемых цифровых сигнальных процессоров (Digital System ProcessorDSP) изменилась также  ситуация проектирования и создания систем: поскольку аналоговые устройства становятся цифровыми программируемыми микросхемами, методы анализа переходят в методы анализа цифровых потоков данных. Физически DSP представляет собой обычно однокристальную ЭВМ, содержащую разнообразные электрические интерфейсы для сбора исходных данных (в аналоговом и цифровом виде) и выдачи результирующих сигналов. Набор команд этого процессора специально рассчитан на реализацию наиболее распространенных алгоритмов. DSP получает на входе аналоговый сигнал (например, с антенны) и затем «изображает из себя» любое устройство, которое может быть описано с помощью некоторой математической модели. На выходе сигнал опять преобразуется в аналоговую форму – и вот вам реальная замена любого электронного модуля, который раньше пришлось бы собирать и отлаживать вручную. Очевидно, что при использовании такого подхода можно превратить одно устройство в другое путем замены только микрокода для DSP, а скорость выхода на рынок с готовыми решениями резко возрастает. Объективность этих рассуждений подтверждает тот факт, что большинство современных мобильных средств связи содержат как минимум один DSP, который и берет на себя основную «тяжесть» преобразования сигналов. Примерами могут служить сотовые телефоны (обычно один DSP для обработки сигналов и один процессор общего назначения для интерфейса с пользователем), кабельные модемы (один заказной чип на основе DSP) и т.п.

 Программа VSS-100 позволяет проектировать системы, используя различные методы моделирования и кодирования сигналов в различных блоках. Так, вы можете выполнить моделирование структурной схемы передатчика и приемника, составленных из компонентов на системном уровне, таких как усилители, смесители, фильтры, а также учесть условия распространения радиоволн. Проектирование радиосистемы, каждый из функциональных блоков которой описан небольшим количеством параметров и часто независимых от частоты, традиционно называется эскизным проектированием. Такое проектирование предназначено для отработки требований к отдельным блоками и функциональным узлам на основании заданных характеристик на все устройство. Однако, важнейшие характеристики на все устройство (например, вероятность поражения цели, точность наведения координат) часто имеют статистические свойства и не выражаются непосредственно через характеристики, присущие радиоблокам (такие как коэффициент усиления, коэффициент шума и др.). Поэтому эскизное проектирование всегда носило приближенный характер. С появлением программ анализа систем, таких как VSS, проектирование переходит на новый качественный уровень. VSS, как программа, предназначенная  для проектирования радиосистем, позволяет рассчитать характеристики BER (коэффициент битовых ошибок), ACPR (мощность в соседнем канале), спектры в различных каналах системы. Немаловажным является то, что описание в виде блоков не исключает учета взаимовлияния между блоками. VSS позволяет выполнить настройки в режиме реального времени, аналогично подстройке в программе MWO, сразу наблюдая за изменением характеристик.

Блок VSS решает задачу анализа системных характеристик принципиально на другом уровне. Он использует в качестве критерия не сигналы в виде напряжения, тока или мощности, а также такие их производные, как спектр или спектральные характеристики, а потоки данных [3].

VSS использует блочный метод для обработки потоков данных между узлами системы. Коммутаторы блоков не просто осуществляют связь, но являются «эластичными буферами», преобразователями типов данных, например, из численного потока во временной поток данных. Например, линии между блоками автоматически устанавливают правильное преобразование данных при расчете частоты ошибочных битов (BER), используя асинхронную передачу данных.

VSS унаследовала лучшие свойства программы Advanced Communication Links Analysis и Design Environment (ACOLADE). Она включает большую библиотеку системных элементов с более чем 300 компонентами и математическими функциями, а также элементами, используемые для моделирования широкополосных систем связи. Модели включают кодеры/декодеры (включая кодеры Viterbi, Reed-Solomon и сверточного типа), модуляторы/демодуляторыe и цифровые фильтры.

 Рис.1. Схема соединения компьютера измерительного и тестируемого приборов

  Выводы. Компания AWR предприняла в последнее время беспрецендентные усилия по внедрению на рынок нового продукта Analog Office. Компания последовательно продолжает интегрировать в популярную проектную среду Microwave Office новые программы из проверенных и популярных в среде проектировщиков продуктов. Выполнив интеграцию с компанией ALLOCADE и установив программу анализа на системном уровне, VSS, компания внедрила программу HSPICE компании  Synopsis, что позволило включить второй метод анализа во временной области. Это позволило также разделить задачи, решаемые в частотной области методом гармонического баланса, и во временной области. Внедрение в систему также программы SoftPlot, Testview, многих  дополнительных опций, к которым уже привыкли пользователи MWO, ускорение методов оптимизации, способствует укреплению лидирующих позиций AWR по ускорению улучшения программного продукта.

Дополнительно устанавливается более плотная интеграция с компанией Sonnet,  программа электромагнитного моделирования которой стала праобразом программы EMSight. В версии MWO-2003 эта интеграция получила дальнейшее развитие.

 

Литература 
  1. Программа Analog Office. Документация компании AWR. 2003.
  2. В.Д.Разевиг, Ю.В.Потапов, А.А.Курушин. Проектирование СВЧ-устройств с помощью Microwave Office . Под редакцией В.Д. Разевига. - М.СОЛОН-Пресс, 2003, - 496 с.  (Серия "Системы проектирования")
  3.  Курушин А.А., Мельников А.О. Моделирование цифровых потоков в радиоканалах. - М.:МГАПИ, 2003 - 175 с.

 

[1] www.mwoffice.com

[2] www.agilent.com

 

 

Если Вы хотите получить полное описание программы на русском языке, пошлите e-mail по адресу kurushin@mail.ru.
© 2003 СВЧ проектирование
Последняя модификация: марта 27, 2004